Строение скелетной мышцы
Структурный элемент мышц — мышечное волокно, способное сокращаться. Мышечное волокно представляет собой многоядерную клетку, диаметр его составляет от 10 до 100 мкм. Данная клетка заключена в оболочку, сарколемму, которая заполнена саркоплазмой. В саркоплазме располагаются миофибриллы. Миофибрилла состоит из саркомеров. В зависимости от количества миофибрилл различают белые и красные мышечные волокна. В белых волокнах миофибрилл больше, саркоплазмы меньше, благодаря чему они могут сокращаться более быстро. В красных волокнах содержится большое количество миоглобина, из-за чего они и получили такое название. В состав саркомеров входят толстые миозиновые нити и тонкие актиновые нити
Актин — сократительный белок, состоящий из 375 аминокислотных остатков, составляет около 15 % мышечного белка. Под световым микроскопом более тонкие молекулы актина выглядят светлой полоской (так называемые «Ι-диски». Миозин — основной мышечный белок; содержание его в мышцах достигает 60 %. Молекулы состоят из двух полипептидных цепочек, в каждой из которых содержится более 2000 аминокислот. Под микроскопом молекулы миозина в мышцах выглядят тёмной полоской (так называемые «А-диски»).
Актомиозин — белковый комплекс, состоящий из актина и миозина. В физиологических условиях актомиозин создаёт волокна, находящиеся в определённом порядке. В процессе сокращения нити актина проникают глубоко в промежутки между нитями миозина, причём длина обеих структур не меняется, а лишь сокращается общая длина актомиозинового комплекса — такой способ сокращения мышц называется скользящим. Скольжение актиновых нитей вдоль миозиновых нуждается в энергии, энергия, необходимая для сокращения мышц, освобождается в результате взаимодействия актомиозина с АТФ. Кроме АТФ важную роль в сокращении мышц играет вода, а также ионы кальция и магния.
Свойства скелетной мышцы.
Различают два типа мышечных сокращений:
изометрическое — напряжение увеличивается при неизменной длине мышцы, оба конца которой неподвижно закреплены;
изотоническое — напряжение не изменяется, а в процессе сокращения длина мышцы уменьшится.
В организме такие сокращения имеют большее значение для выполнения любых движений.
Виды мышечного сокращения
I. Одиночное сокращение. Раздражение одиночным стимулом вызывает через определенный промежуток времени (латентный период) вызывает сокращение мышцы, после чего следует ее расслабление. В естественных условиях в организме одиночного мышечного сокращения не наблюдается, так как по двигательным нервам, иннервирующим мышцу, идут серии потенциалов действия.
II. Тетанус. Раздражение следующих один за другим импульсов приводит к суммации одиночных мышечных сокращений, и мышца отвечает длительным, слитным, сокращением.
1) гладкий тетанус. Если каждый повторный импульс приходится на высоту сокращения мышцы, то возникает длительное непрерывное сокращение мышцы. Это нормальное состояние скелетных мышц. Оно обеспечивает определенное положение тела, поднятие грузов и т. д.
2)зубчатый тетанус. Если повторные импульсы поступают в момент, когда мышца только начинает расслабляться, то возникает неполный (зубчатый) тетанус.
III. Контрактура. Когда длительное сокращение мышцы продолжается и после снятия раздражителя. Это наблюдается мри нарушении обмена веществ или изменении свойств сократительных белков мышечной ткани.
Основные физиологические свойства скелетных мышц
1.Возбудимость. Способность мышцы отвечать на действие раздражителя самой мышцы или двигательного нерва изменением физиологических свойств и возникновением возбуждения.
2.Проводимость. Способностъ проводить возбуждение, возникшее в каком-либо участке мышечного волокна, по всему волокну.
3.Рефрактерность. Временное снижение возбудимости мышцы, которое возникает в результате возбуждения.
4.Лабильность. Количество возбуждений за единицу времени, зависящее от уровня обменных процессов.
5.Сократимость. Способность изменять свою длину или напряжение при возбуждении. Это основная функция скелетной мышцы. В период относительного покоя скелетные мышцы полностью не расслаблены, а умеренно напряжены. Такое состояние называется мышечным тонусом и объясняется редкими импульсами от двигательных нейронов, которые попеременно возбуждают нейромоторные единицы. При изотоническом сокращении укорачивается мышечное волокно, а напряжение не изменяется; при изометрическом сокращении длина мышцы не изменяется, а напряжение возрастает.
Мионевральный синапс
Нервно-мышечный синапс (также нейромышечный, либо мионевральный синапс) — эффекторное нервное окончание на скелетном мышечном волокне. Входит в состав нервно-мышечного веретена. Нейромедиатором в этом синапсе является ацетилхолин. В этом синапсе нервный импульс превращается в механическое движение мышечной ткани.
Работа мышц
Мышцы, сокращаясь или напрягаясь, производят работу. Она может выражаться в перемещении тела или его частей. Такая работа совершается при поднятии тяжестей, ходьбе, беге. Это динамическая работа. При удерживании частей тела в определенном положении, удерживания груза, стоянии, сохранении позы совершается статическая работа. Одни и те же мышцы могут выполнять и динамическую, и статическую работу.
Сокращаясь, мышцы приводят в движение кости, действуя на них, как на рычаги. Кости начинают двигаться вокруг точки опоры под влиянием приложенной к ним силы.
Образование АТФ и тепла в мышцах.
Порядка 20 % тепла в покое дают неработающие мышцы. Хотя скорость обмена веществ в мышцах в покое невелика, однако мышечная масса составляет большой процент от массы тела, благодаря чему существенен вклад мышц в образование тепла. Во время мышечной деятельности к теплу, производимому клетками печени, сердца, головного мозга, желез внутренней секреции и добавляется огромное количество тепла, освобождаемое в результате мышечного сокращения.
Запасы АТФ в мышечных клетках незначительны (в покое концентрация АТФ в мышцах около 5 ммоль/л) и их достаточно для мышечной работы в течение 1-2 с. Поэтому для обеспечения более продолжительной мышечной деятельности в мышцах должно происходить пополнение запасов АТФ. Образование АТФ в мышечных клетках непосредственно во время физической работы называется ресинтезом АТФ и идет с потреблением энергии. В ходе аэробного ресинтеза АТФ окисляются все основные органические вещества организма: аминокислоты (белки), углеводы, жирные кислоты, кетоновые тела и др., преимуществом этого способа образования АТФ является очень большая продолжительность его работы: практически он функционирует постоянно в течение всей жизни. Анаэробные пути ресинтеза АТФ (креатинфосфатный, гликолитинический) являются дополнительными способами образования АТФ в тех случаях, когда основной путь получения АТФ – аэробный – не может обеспечить мышечную деятельность необходимым количеством энергии. Это бывает на первых минутах любой работы, а также при выполнении физических нагрузок высокой мощности.
Утомление и отдых мышц.
Утомление - временное функциональное состояние, наступающее вследствие выполнения продолжительной или интенсивной работы, проявляющееся в снижении работоспособности и исчезающее после отдыха. Это нормальное явление. Биологическая роль утомления — своевременная защита организма от истощения при длительной или напряженной мышечной работе. Причина — истощение энергетических запасов (АТФ, гликоген) и накопление продуктов обмена веществ (молочная кислота и др.), которые угнетают способность мышечной мембраны генерировать нервные импульсы.
Отдых мышц. Сеченов открыл более эффективное средство восстановления работоспособности мышц, чем покой {пассивный отдых), — отдых, сопровождающийся умеренной работой мышечных групп (активный отдых). При этом импульсы от проприорецепторов работающих мышц, поступающие в ЦНС, способствуют быстрому восстановлению работоспособности утомленных нервных центров и мышц. Такой же эффект может быть получен от раздражения в период покоя и других рецепторов (например, при массаже), смена формы труда, смена одного вида деятельности другим.
Значение тренировки мышц.
Человек, регулярно занимающийся физическим трудом, физкультурой, спортом, становится ловким, мускулатура его тела развивается, движения делаются точными. Тренированные люди сильны, выносливы, работоспособны. Скелетные мышцы оказывают влияние на течение обменных процессов и на осуществление функций внутренних органов. Дыхательные движения осуществляются мышцами груди и диафрагмой, а мышцы брюшного пресса способствуют нормальной деятельности органов брюшной полости, кровообращения и дыхания. Сейчас все уже знают, что малоподвижный образ жизни - гипокинезия - вреден здоровью. Избыточная масса, развивающийся склероз и связанные с ним сердечно-сосудистые нарушения - следствия гипокинезии. Под влиянием тренировок увеличивается жизненная емкость легких. Кровеносные сосуды в процессе тренировки становятся более эластичными, что улучшает условия передвижения крови. Если человек малоподвижен по роду свой работы мышцы становятся дряблыми. В результате слабости мышц брюшного пресса происходит опущение внутренних органов и нарушается функция желудочно-кишечного тракта. Слабость мышц спины вызывает изменение осанки. Постепенно развивается сутулость. Нарушается координация движений. Нет возрастного предела для занятий физической культурой. В пожилом возрасте систематическое выполнение физических упражнений препятствует отложению солей в суставах, способствует сохранению их подвижности, укрепляет связочный аппарат и мускулатуру.
Вспомогательный аппарат мышц
К вспомогательным аппаратам мышц относят: фасции, волокнистые и синовиальные влагалища сухожилий, синовиальные сумки, мышечные блоки и сесамовидные кости.
Фасции, (fascia - повязка)- это плотные соединительнотканные оболочки, которые окутывают отдельные мышцы, группы мышц и их сухожилия, некоторые органы и сосудисто-нервные пучки. Они ограничивают все мышцы, кроме мимических, и образуют для них футляры. Фасции удерживают мышцы и сухожилия в определенном положении, способствуют сокращению мышц в определенном направлении и препятствуют смещению ее в сторону. Слабость или повреждение фасций тазового дна является одним из факторов, обусловливающих выпадение прямой кишки или матки. При возникновении воспалительных очагов фасции выполняют роль биологического барьера и препятствуют распространению воспалительного экссудата на соседние мышцы или участки.
Влагалища сухожилий - тоннель из плотной ткани, в котором проходят сухожилия вблизи сустава. Оно может быть общим для нескольких сухожилий или разделенным фиброзными перегородками на несколько самостоятельных влагалищ для каждого сухожилия. Волокнистые влагалища способствуют удержанию сухожилий у костей и суставов, а также движениям сухожилий в определенном направлении. Движения сухожилий во влагалищах облегчаются за счет синовиальной оболочки, которая образует для сухожилий синовиальные влагалища. В полости синовиального влагалища, между висцеральным и париетальным листками синовиальной оболочки, находится несколько капель жидкости, похожей на синовию, которая служит смазкой, облегчающей скольжение сухожилия при его движении во влагалище.
Синовиальные сумки, находятся под мышцами и сухожилиями на поверхности костей и в местах наибольшего трения. Синовиальные сумки встречаются около суставов, они сочетаются с полостью суставов и заполненные синовиальной жидкостью.
Сесамовидные кости, располагаются в сухожилиях некоторых мышц, вблизи прикрепления их к костям, Сесамовидные кости увеличивают угол прикрепления сухожилия к кости, способствуют увеличению действия мышцы на кость. К ним относятся надколенник, и горохообразная кость.
Мышечные блоки, находятся в местах, где мышцы изменяют направление и перекидываются через костные или волокнистые структуры.
По функциям мышцы подразделяются на мышцы-сгибатели и мышцы-разгибатели, отводящие от средней линии и приводящие к ней, вращающие кнаружи (супинаторы) и вращающие вовнутрь (пронаторы), мышцы-синергисты и мышцы-антагонисты. Синергисты - это мышцы, производящие одновременно движение в одном направлении, антагонисты - мышцы, несущие противоположную функцию. Например, в сгибании туловища принимает совместное участие несколько мышц; все они являются синергистами. Другие мышцы разгибают туловище - они антагонисты сгибателей.
Основные мышечные группы.
Мышцы головы: жевательные и мимические. Мышцы шеи. Мышцы спины: поверхностные, глубокие. Мышцы груди: поверхностные, собственные. Диафрагма. Мышцы живота. Мышцы верхней конечности. Мышцы нижней конечности.
Форма мышц:
А - веретенообразная мышца; Б - одноперистая мышца; В - двуперистая мышца; Г - двуглавая мышца; Д - многоперистая мышца; Е - треугольная мышца; З - круговая мышца; Ж- двубрюшная мышца; И - широкая мышца, имеющая апоневроз; К - зубчатая мышца; Л - квадратная мышца; М - мышца, имеющая сухожильные перемычки; 1 - сухожилие; 2 - брюшко; 4 - головка; 3 - апоневроз; 5 - сухожильная перемычка
Рис. 1. Мышцы человека (вид спереди):
1 — лобное брюшко затылочно-лобной мышцы; 2 — круговая мышца рта; 3 — подбородочная; 4 — грудино-подъязычная; 5 — трапециевидная; 6 — трехглавая плеча; 7 — прямая живота; 8 — наружная косая живота; 9 — лучевой сгибатель кисти; 10 — натягивающая широкую фасцию бедра; 11 — подвздошно-поясничная; 12— гребешковая, 13 — длинная приводящая; 14 — портняжная; 15 —прямая бедра; 16 — нежная; 17 — внутренняя широкая; 18 — отводящая большой палец; 19 — сухожилия длинной мышцы, разгибающей пальцы; 20 — длинная мышца, разгибающая пальцы; 21 — камбаловидная; 22 — передняя большеберцовая; 23 — икроножная; 24 — наружная широкая; 25 — короткая мышца, разгибающая большой палец; 26 — длинная мышца, отводящая большой палец; 27 — локтевой разгибатель кисти; 28 — короткий лучевой разгибатель кисти; 29 — разгибатель пальцев; 30 — длинный лучевой разгибатель кисти; 31 — плечелучевая; 32 — трехглавая плеча; 33 — передняя зубчатая; 34 — двуглавая плеча; 35 — большая грудная; 36 — дельтовидная; 37 — передняя лестничная; 38 — средняя лестничная; 39 — грудино-ключично-сосковая; 40 — опускающая угол рта; 41 — жевательная; 42 — большая скуловая; 43 — височная.
Рис. 2. Мышцы человека (вид сзади):
1 — затылочное брюшко затылочно-лобной мышцы; 2— трапециевидная; 3 — дельтовидная; 4 — трехглавая плеча; 5 — двуглавая плеча: 6 — круглый пронатор; 7 и 23 — плечелучевая; 8 — лучевой сгибатель кисти; 9 — длинная ладонная; 10 — локтевой сгибатель кисти; 11 — поверхностный сгибатель пальцев; 12 и 13 — полуперепончатая; 13 — полусухожильная; 14 — нежная; 15 — двуглавая бедра; 17 — икроножная; 18 — камбаловидная; 19 — большая ягодичная; 20 — короткая мышца, отводящая большой палец; 21 — средняя ягодичная; 22 — наружная косая живота; 24 —широчайшая спины; 25 — передняя зубчатая; 26 — большая круглая; 27 — малая круглая; 28 — полостная; 29 — грудино-ключично-сосковая; 30 — ременная головы; 31 — жевательная; 32 — полуостистая головы; 33 — височная.
